發動機可變氣門
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-03
發動機可變氣門的實例教程
● 配氣機構的作用
配氣機構主要包括正時齒輪系、凸輪軸、氣門傳動組件（氣門、推桿、搖臂等），主要的作用是根據發動機的工作情況，適時的開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，以使得新鮮混合氣體及時充滿氣缸，廢氣得以及時排出氣缸外。
● 什么是氣門正時？為什么需要正時？
所謂氣門正時，可以簡單理解為氣門開啟和關閉的時刻。理論上在進氣行程中，活塞由上止點移至下止點時，進氣門打開、排氣門關閉；在排氣行程中，活塞由下止點移至上止點時，進氣門關閉、排氣門打開。
那為什么要正時呢？其實在實際的發動機工作中，為了增大氣缸內的進氣量，進氣門需要提前開啟、延遲關閉；同樣地，為了使氣缸內的廢氣排的更干凈，排氣門也需要提前開啟、延遲關閉，這樣才能保證發動機有效的運作。
● 可變氣門正時、可變氣門升程又是什么？
發動機在高轉速時，每個氣缸在一個工作循環內，吸氣和排氣的時間是非常短的，要想達到高的充氣效率，就必須延長氣缸的吸氣和排氣時間，也就是要求增大氣門的重疊角；而發動機在低轉速時，過大的氣門重疊角則容易使得廢氣倒灌，吸氣量反而會下降，從而導致發動機怠速不穩，低速扭矩偏低。
固定的氣門正時很難同時滿足發動機高轉速和低轉速兩種工況的需求，所以可變氣門正時應運而生。可變氣門正時可以根據發動機轉速和工況的不同而進行調節，使得發動機在高低速下都能獲得理想的進、排氣效率。
影響發動機動力的實質其實與單位時間內進入到氣缸內的氧氣量有關，而可變氣門正時系統只能改變氣門的開啟和關閉的時間，卻不能改變單位時間內的進氣量，變氣門升程就能滿足這個需求。如果把發動機的氣門看作是房子的一扇“門”的話，氣門正時可以理解為“門”打開的時間，氣門升程則相當于“門”打開的大小。
展開 三、可變氣門正時和升程技術可以使發動機的“呼吸”更為順暢自然
發動機的氣門通常由凸輪軸帶動，對于沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言，進、排氣們開閉的時間都是固定的，但是這種固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速和工況時的需要。前面說過發動機進、排氣的過程猶如人體的呼吸，不過固定不變的“呼吸”節奏卻阻礙了發動機效率的提升。
如果你參加過長跑比賽，就能深刻體會到呼吸節奏的把握對體能發揮的重要性——太急促或刻意的屏息都可能增加疲勞感，使奔跑欲望降低。所以，我們在長跑比賽時往往需要不斷按照奔跑步伐來調整呼吸頻率，以便時刻為身體提供充足的氧氣。對于汽車發動機而言，這個道理同樣適用。可變氣門正時和升程技術就是為了讓發動機在各種負荷和轉速下自由調整“呼吸”，從而提升動力表現，提高燃燒效率。
展開 可變氣門升程（Variable Valve Lift，VVL），傳統的汽油發動機的氣門升程是固定不可變的。也就是凸輪軸的凸輪型線只有一種。這就造成了該升程不可能使發動機在高速區和低速區都得到良好響應。傳統汽油機發動機的氣門升程——凸輪型線設計是對發動機在全工況下的平衡性選擇。其結果是發動機既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工況下最平衡的性能。簡單的說，就是可以控制氣門開啟大小，從而控制進排氣量。
我們知道所謂的可變氣門正時技術，其功能主要是改變發動機氣門開啟和閉合的時間，以達到更合理的控制相應發動機轉速所需的空氣量，作用主要還是為了降低油耗，提高經濟性。而發動機的實質動力表現卻是和單位時間內進入到汽缸內的氧氣量有關，可變氣門正時系統無法有效改變這一點，因此它對動力的提升幫助不大。
可變氣門升程正是利用控制氣門開啟大小，進而控制進氣量，滿足不同工況下對氧氣量的需求。改善發動機高速功率和低速扭矩。
展開 可變氣缸技術是指能夠根據道路情況或者駕駛員駕駛狀態對發動機氣缸工作狀態進行調節的一項節能新技術，在不需要大功率的輸出時，控制關閉一部分氣缸，以減少燃料消耗。
通常情況下用于多氣缸大排量發動機，如V6、V8、V12等發動機，因為這些汽車在日常行駛時并不需要大功率的輸出，特別是在越來越擁堵的城市，大排量多氣缸的搭配就顯得有點浪費，而小排量又無法滿足人們對于駕駛樂趣的需求，于是為了解決這樣的矛盾，可變氣缸技術應運而生，當然，今天的小排量發動機領域也同樣開始應用可變氣缸技術。
目前具有代表性的可變氣缸技術有可變氣缸管理、多段式排氣量調節系統、主動式可變氣缸管理系統等。
一、
一、可變氣缸管理
可變氣缸管理（VariableCylinderManagement，VCM）是本田公司所擁有的一種可變氣缸管理技術，它可以在行駛時將發動機的個別氣缸關閉，讓一臺3.5L V6發動機在3缸、4缸、6缸之間變化，排量則在1.75～3.5L之間變化，如下圖所示。這種技術的發動機安裝在第8代和第9代本田雅閣汽車3.5L上。
VCM技術可以智能地管理汽車發動機，當汽車進行爬坡、加速、起步等全負荷工作時，發動機的6個氣缸會全部投入工作；當汽車以中速巡航狀態行駛時，工作的氣缸數會減半，即只有3個氣缸工作；在高速巡航時，為了保證汽車的動力輸出，運行氣缸的數量會增加至4個。由于系統會自動關閉非工作缸的進氣門和排氣門，所以可避免與進、排氣相關的吸排損失，并進一步提高了燃油經濟性。
展開 盡管電動車來勢洶洶，但發動機一時半會兒并不能被取代，至少車企和供應商都還沒有放棄，還在開發各路新技術，以期能夠滿足排放和油耗要求愈加嚴苛的法規。在經濟高效的大方向下，每家的手段各不相同，但究其根源，都是讓發動機變得更加“聰明”：在不同工況下，能夠及時靈活地調整自身狀態，提供適當的輸出性能。所以可以看到，近幾年發動機的新技術，幾乎離不開可變二字——可變氣門升程、可變正時、可變氣缸數（停缸技術）乃至可變截面渦輪，都是為了讓發動機能夠盡可能在不同工況下達到最優解。
在眾多的可變技術中，可變壓縮比是改善效果最明顯的，也是改變難度最大的。至今，僅有日產一家真正開始量產。兩年前，日產正式對外宣布可變壓縮比發動機達到量產狀態。目前，這款發動機已經搭載在了英菲尼迪QX50和已經在北美發布的天籟上。
從1998年開始研發，到2016年宣布量產，2017年正式推出，日產花了二十年的可變壓縮比技術究竟厲害在哪里呢？
壓縮比的數值直接代表著發動機的燃燒效率。壓縮比越高，發動機的燃燒效率越高，經濟性也就越好。所以，在追求經濟性時，可以明顯看到各個廠商對于高壓縮比的追求。比如馬自達的創馳藍天，曾表示想將壓縮比實現到18。目前一般車輛發動機的壓縮比在10-12，高壓縮比一般是14。但是，大學時候老師就會告訴你，壓縮比并不能被無限提高。因為在高壓縮比時，容易發生爆震，不僅不能提高性能，反而會對發動機帶來損害。阿特金森循環就此應運而生，通過犧牲一部分動力性能來減少和避免爆震問題。
所以，最好的狀態就是，在平時以高壓縮比工作，而在加速時，發動機能夠自動降低壓縮比來適應工況的改變，就可以同時兼顧經濟性與加速性，且不會讓發動機產生異常狀態。
但壓縮比的改變也是最難的。稍微了解發動機構造的就會知道，活塞通過曲柄連桿與曲軸相連，要想改變壓縮比，就得讓影響活塞運行的一個參數是可變的。
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可變氣門正時可以根據發動機轉速和工況的不同而進行調節，使得發動機在高低速下都能獲得理想的進、排氣效率。
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可變氣缸技術是指能夠根據道路情況或者駕駛員駕駛狀態對發動機氣缸工作狀態進行調節的一項節能新技術，在不需要大功率的輸出時，控制關閉一部分氣缸，以減少燃料消耗。
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氣門正時是指發動機氣門開啟的時間，而可變氣門正時（VVT, Variable Valve Timing）可以控制發動機氣門開啟時間，是一種用于汽車活塞式發動機中的技術。VVT技術可以調節發動機進氣排氣系統的重疊時間與正時（其中一部分或者全部），降低油耗并提升效率。
一、先了解兩個概念：配氣相位機構和氣門
1、配氣相位機構的原理和作用
發動機的配氣相位機構負責向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣
可變氣門升程（Variable Valve Lift，VVL），傳統的汽油發動機的氣門升程是固定不可變的。也就是凸輪軸的凸輪型線只有一種。這就造成了該升程不可能使發動機在高速區和低速區都得到良好響應。傳統汽油機發動機的氣門升程——凸輪型線設計是對發動機在全工況下的平衡性選擇。其結果是發動機既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工況下最平衡的性能。簡單的說，就是可以控制氣門開啟大小
3、圖解發動機可變氣門的工作原理
作者：
機械工程師
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817350
其實發動機的實際運轉速度并不是一成不變的，而是像人跑步一樣，時而急促，時而平緩，那么調節好自己的呼吸節奏尤其重要，下面我們就來了解一下發動機是怎樣“呼吸”的。
可變氣門正時可以根據發動機轉速和工況的不同而進行調節，使得發動機在高低速下都能獲得理想的進、排氣效率。
影響發動機動力的實質其實與單位時間內進入到氣缸內的氧氣量有關，而可變氣門正時系統只能改變氣門的開啟和關閉的時間，卻不能改變單位時間內的進氣量，變氣門升程就能滿足這個需求。
按氣門機構種分類：側置氣門（SV）發動機、側置凸輪軸（OHV）發動機、頂置凸輪軸（OHC）發動機、可變氣門（VTEC）發動機 和Desmo氣門機構發動機。
按燃油供應方式分類：化油器發動機和電噴發動機。
按照所用燃料分類：內燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機；使用柴油為燃料的內燃機稱為柴油機。
特別是在發動機具有可變氣門正時結構或者進行不同設計方案對比的時候（比如燃燒室結構優化），可以大大減少工作量。
使用FAME ENGINE PLUS 既可以生成以六面體為主的動網格，也可以生成多面體結構的動網格。
凱迪拉克XT4采用一臺2.0T發動機，是通用汽車第八代Ecotec發動機系列的首款產品，基于單缸最優理念和通用的全新模塊化架構開發而來，最大技術亮點是發動機采用了Tripower可變氣門管理技術。Tripower可變氣門管理技術通過同時改變四個氣缸的進氣門升程與噴油量，使發動機在四缸高性能模式、四缸經濟模式與兩缸超經濟模式靈活切換。
盡管電動車來勢洶洶，但發動機一時半會兒并不能被取代，至少車企和供應商都還沒有放棄，還在開發各路新技術，以期能夠滿足排放和油耗要求愈加嚴苛的法規。在經濟高效的大方向下，每家的手段各不相同，但究其根源，都是讓發動機變得更加“聰明”：在不同工況下，能夠及時靈活地調整自身狀態，提供適當的輸出性能。所以可以看到，近幾年發動機的新技術，幾乎離不開可變二字——可變氣門升程、可變正時、可變氣缸數（停缸技術）乃至可變截面渦輪
